RU2849999C2 - Сжатие газа при прямом восстановлении на основе водорода - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к установке и способу прямого восстановления. Способ прямого восстановления осуществляют посредством установки (10) прямого восстановления. Установка (10) прямого восстановления содержит восстановительный блок (30), установку (60) каталитического риформинга и/или газовую печь и газокомпрессорную установку (50) с одним или более компрессорами. Газокомпрессорная установка (50) содержит по меньшей мере одну ступень (А) сжатия, и имеется по меньшей мере один газоохладитель (51) для сжатого в газокомпрессорной установке газа. От газокомпрессорной установки (50), соответственно от газоохладителя (51), при сохранении содержания СО₂, отведен трубопровод (70) прямой подачи для введения сжатого газа непосредственно в установку (60) риформинга и/или в газовую печь. По меньшей мере на одном компрессоре предусмотрен байпас (130) для возвращения обратно без изменений по меньшей мере части сжатого компрессором газа в газовпускной трубопровод на стороне всасывания упомянутого компрессора. Обеспечивается возможность регулирования количества и качества восстановительного газа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к установке прямого восстановления, содержащей установку каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку с одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка содержит по меньшей мере одну ступень сжатия, и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель для сжатого газа. Заявка также относится к способу использования установки прямого восстановления, содержащей установку каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку с одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка содержит по меньшей мере одну ступень сжатия, и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель для сжатого газа, причем после сжатия газа восстановительный газ вводят в восстановительный блок.

Уровень техники

Известно, что содержащую оксиды металлов, например, содержащую оксиды железа, руду восстанавливают путем прямого восстановления в восстановительном блоке, например, таком как восстановительная шахта, посредством восстановительного газа. При применяемых в настоящее время обычных крупномасштабных промышленных технологиях основой восстановительного газа главным образом является природный газ. При этом выделяется большое количество диоксида углерода СО₂, который, помимо всего прочего, нежелателен по соображениям экологической политики. Для сокращения выбросов СО₂ при прямом восстановлении известно применение водорода в качестве восстановительного газа. При этом водород может быть использован как единственный восстановительный газ, или же в комбинации с другими газами, например, восстановительными газами на основе природного газа. Чем больше доля СО₂-нейтрального водорода Н2 в восстановительном газе, тем меньше выделяется СО₂.

Однако, в настоящее время экономически доступное количество водорода мало, что едва ли может обеспечивать длительную работу только с водородом Н₂ в качестве восстановительного газа. Соответственно этому, основное внимание направлено на применение водорода Н₂, по меньшей мере частично, совместно с другими газами, например, восстановительными газами на основе природного газа.

В принципе, поэтому желательно так рассчитывать и эксплуатировать установку прямого восстановления, чтобы она могла работать как с восстановительным газом на основе природного газа, так и с водородом, а также со смесями восстановительного газа на основе природного газа и водорода. Тогда работа может производиться в различных режимах в зависимости от доступности различных восстановительных газов.

При работе установки прямого восстановления восстановительный газ и, соответственно, предшественник восстановительного газа, перед поступлением восстановительного газа в восстановительный блок должны быть сжаты для предотвращения потери давления в установке. При сжатии, соответственно, уплотнении в сжимаемый газ вводится энергия, вследствие чего его температура возрастает - поэтому компрессоры испытывают термическую нагрузку. Как правило, охлаждение компрессоров, помимо всего прочего, проводят впрыскиванием воды в сжимаемый газ или в компрессор.

Водород, по сравнению с другими восстановительными газами, имеет значительно меньшую плотность, более низкую молекулярную массу и высокую скорость звука. Это приводит к тому, что к компрессорам, которые должны быть пригодны для экономичного сжатия водорода, предъявляются другие требования, нежели к компрессорам, которые должны обрабатывать более плотные газы с более высокой молекулярной массой и меньшей скоростью звука - например, восстановительные газы на основе природного газа, у которых молекулярная масса составляет величину в относительно узком диапазоне. При работе установок прямого восстановления в таком режиме следует принимать во внимание, чтобы они могли действовать как с восстановительным газом на основе природного газа, так и с водородом, а также со смесями восстановительного газа на основе природного газа и водорода. Когда пригодные для экономичного сжатия водорода компрессоры также должны быть в состоянии экономично сжимать и другие газы, и тем самым должны охватывать более широкий диапазон молекулярной массы - например, в ситуации, когда применяют газовую смесь водорода с другими газами, нужно учитывать эти различные требования. Соответственно этому, существует потребность в приспособлении газокомпрессорной системы в установках прямого восстановления к возрастающей доле водорода в газовых смесях с другими газами, например, восстановительными газами на основе природного газа.

Кроме того, при применении водорода прямое восстановление оксидных руд/окатышей является эндотермическим. Чтобы для экономичного прямого восстановления с высокой производительностью иметь возможность удовлетворять термодинамически необходимое теплопотребление и обеспечивать температурные условия в восстановительной шахте, при работе с водородом в восстановительный блок должны вводиться повышенные удельные количества газа - чем это требуется для восстановления - как восстановительного газа в качестве носителя для тепловой энергии, чтобы компенсировать обусловленное эндотермическими реакциями охлаждение. Эти повышенные количества восстановительного газа, которые могут обусловливать высокое содержание водорода или вообще состоять из водорода, после прохода через восстановительный блок могут быть возвращены для повторного использования, при необходимости при нагревании.

Поэтому при использовании водорода, по сравнению с традиционным технологическим режимом в условиях экзотермического прямого восстановления другими газами, например, восстановительными газами на основе природного газа, необходимо сжимать увеличенные объемы потоков восстановительного газа. Соответственно этому, существует потребность в приспособлении газокомпрессорной системы в установках прямого восстановления к возрастающему количеству водорода в газовых смесях с другими газами, например, восстановительными газами на основе природного газа.

Кроме того, также при запланированном применении водорода в качестве единственного восстановительного газа, имеются такие рабочие состояния, как пуск и нагревание установки прямого восстановления, в которых следует рассчитывать не только на водород, но и на другой газ - например, азот или другой инертный газ - со значительно более высокой молекулярной массой, чем у водорода. Поэтому к компрессорам, которые должны быть пригодны для экономичного сжатия таких газов, предъявляются другие требования, чем к компрессорам, которые должны обрабатывать водород.

Таким образом, в общем и целом возникает такая проблема, что вследствие различных сжимаемых газов должно быть возможным экономичное сжатие газа в широком диапазоне плотностей газов, молекулярных масс, скоростей звука, причем, по необходимости, должны быть дополнительно, по меньшей мере частично, пригодными имеющиеся до сих пор применимые для восстановительного газа на основе природного газа газокомпрессорные установки.

При возрастающем значении восстановления водородом присутствие водяного пара в восстановительном газе становится все более вредным, так как он снижает восстановительный потенциал восстановительного газа. Эта проблема обостряется при рециркуляции части отводимого из восстановительного блока колошникового газа с возрастающим содержанием водорода - и тем самым снижением вводимого природного газа - в восстановительном газе вследствие увеличения содержания водяного пара в колошниковом газе. Она усугубляется еще и потому, что для охлаждения компрессоров в сжимаемый газ впрыскивают воду, что повышает необходимую охлаждающую способность скруббера колошникового газа вследствие увеличенного количества газа и более высокого содержания водяного пара, и должно быть возможным регулирование качества восстановительного газа, следовательно, отношения восстановителей к окислителям (CO+H2)/(CO₂+H₂O) и H₂/H₂O для контроля риформинга природного газа водяным паром (CH₄+H₂0→CO+3H₂), восстановления и качества продукта.

Сущность изобретения

Техническая задача

Задача настоящего изобретения состоит в разрешении по меньшей мере некоторых из вышеназванных проблем.

Техническое решение

Задача решена посредством установки прямого восстановления, содержащей установку каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку с одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка содержит по меньшей мере одну, более предпочтительно по меньшей мере две, ступени сжатия, и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель для сжимаемого в газокомпрессорной установке газа, предпочтительно по меньшей мере после, если смотреть по направлению течения газа, последней ступени сжатия,

отличающейся тем, что

от газокомпрессорной установки, соответственно, газоохладителя, отходит трубопровод прямой подачи для введения сжатого газа непосредственно в установку риформинга и/или в газовую печь, и по меньшей мере на одном компрессоре предусмотрен байпас для возвращения по меньшей мере части сжатого компрессором газа во газовпускной трубопровод на стороне всасывания соответствующего компрессора.

Могут присутствовать газоохладитель или многочисленные газоохладители, например, при наличии многочисленных ступеней сжатия - один газоохладитель после каждой ступени сжатия.

Посредством газоохладителя из газа, который был сжат, может быть сконденсирован водяной пар. Соответственно этому, газоохладитель позволяет снизить содержание водяного пара в восстановительном газе, и/или отрегулировать качество восстановительного газа.

По меньшей мере на одном из компрессоров предусмотрен байпас для возвращения по меньшей мере частичного количества сжатого компрессором газа в газовпускной трубопровод на стороне всасывания соответствующего компрессора. Байпас, если смотреть по направлению течения газа, ответвляется от газовыпускного трубопровода после компрессора, и присоединен к газовпускному трубопроводу перед компрессором, то есть, на стороне всасывания, компрессор, после которого следует ответвление, и перед которым происходит присоединение, обозначается как «упомянутый компрессор».

Установка прямого восстановления также содержит по меньшей мере один восстановительный блок. Он служит для прямого восстановления содержащей оксиды металлов, например, оксиды железа, руды. Например, восстановительный блок может содержать восстановительную шахту, например, для обработки в неподвижном слое, или реактор с псевдоожиженным слоем, или реактор с кипящим слоем. Понятие «руда» при этом включает также полученные обработкой руды содержащие оксиды металлов компоненты шихты, например, такие как окатыши, кусковая руда, рудная мелочь, агломерат, оксидные брикеты, рециркулированный металл.

Направление течения газа - также называемое направлением газового потока - представляет собой направление к восстановительному блоку, так как в конечном итоге восстановительный блок установки прямого восстановления должен снабжаться восстановительным газом.

Согласно одному варианту, установка прямого восстановления содержит установку каталитического риформинга для получения восстановительного газа - соответственно, газа-предшественника восстановительного газа, из которого последующими действиями, например, такими, как примешивание дополнительного газа, или нагревания, формируют восстановительный газ; восстановительный газ вводят в восстановительный блок, чтобы в нем происходили реакции прямого восстановления для образования губчатого железа.

Согласно другому варианту, установка прямого восстановления содержит газовую печь; в этом случае в газовой печи происходит нагревание газом восстановительного газа или газа-предшественника восстановительного газа. Газовая печь представляет собой устройство для нагревания газа, например, технологического газа, посредством горячего дымового газа от сжигания колошникового газа или природного газа, или посредством электрического нагрева.

Установка прямого восстановления также может включать установку каталитического риформинга и газовую печь. При этом газовая печь предпочтительно размещена перед установкой каталитического риформинга по направлению газового потока.

Согласно изобретению, газ, который выходит из газокомпрессорной установки, соответственно, из газоохладителя для сжатого газа, - то есть, сжатый газ - поступает непосредственно в установку каталитического риформинга для риформинга с целью формирования восстановительного газа или газа-предшественника восстановительного газа, и/или в газовую печь. В случае прямого введения при этом предусмотрено, что введение проводят без того, чтобы сократить количество СО₂ путем удаления СО₂; то есть, введение проводят с сохранением количества СО₂. То есть, прямое введение проводят с отказом от действий для сокращения количества СО₂ в сжатом газе. Прямое введение выполняют без устройств для удаления СО₂ из сжатого газа. При необходимости, при прямом введении также происходит повышение температуры, например, в газо-газовом теплообменнике; тогда прямое введение выполняют с устройствами для повышения температуры. Таким образом, при прямом введении также не происходит удаление СО₂ - например, посредством химического промывания - например, такого как моноэтаноламином (MEA), по технологии улавливанаия диоксида углерода от KM CDR Kansai Mitsubishi, способом вакуумной адсорбции при переменном давлении (VPSA), или способом адсорбции при переменном давлении (PSA), то есть, введение проводят без удаления СО₂.

Прямое введение выполняют через исходящий от газокомпрессорной установки, соответственно, от газоохладителя, трубопровод прямой подачи для введения газа непосредственно в установку риформинга и/или в газовую печь.

Когда газоохладитель размещен после последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа, то трубопровод прямой подачи исходит от газоохладителя; когда газоохладитель не размещен после последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа, то трубопровод прямой подачи исходит от последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа. Когда газоохладитель размещен после последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа, его не следует рассматривать как часть газокомпрессорной установки; когда газоохладитель размещен не после последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа, его следует рассматривать как часть газокомпрессорной установки.

В любом случае, посредством трубопровода прямой подачи сжатый газ непосредственно поступает в установку риформинга и/или в газовую печь.

Предпочтительные эффекты изобретения

Газокомпрессорная установка содержит один или более компрессоров. Компрессор имеет газовпускной трубопровод - для сжимаемого газа - и газовыпускной трубопровод - для сжатого газа. Посредством байпаса газовый поток может быть перенаправлен обратно на компрессор, мимо него на сторону всасывания. Согласно изобретению, по меньшей мере на одном из компрессоров байпас, соединяющий его газовпускной трубопровод и газовыпускной трубопровод, предусмотрен для возвращения по меньшей мере части сжатого компрессором газа. Байпас, если смотреть по направлению течения газа, ответвляется от газовыпускного трубопровода после компрессора, и присоединен к газовпускному трубопроводу перед компрессором, то есть, на стороне всасывания. Посредством этого байпаса возможно точное регулирование количества восстановительного газа, если желательное количество восстановительного газа не согласуется с производительностью подачи компрессоров. В случае регулирования числа оборотов компрессора или многих компрессоров может возникать ситуация, что число оборотов не может быть сделано меньшим, чем минимальное - например, 30% от номинального числа оборотов - по соображениям смазки компрессора и/или двигателя, или охлаждения компрессора и/или двигателя. Когда в принципе компрессор выполнен так, чтобы быть в состоянии сжимать необходимые для работы с чистым водородом количества газа, то работа поддерживается даже при минимальном числе оборотов при смесях водорода, например, с природным газом, по неорбходимости, еще и до высокого объема; чтобы, несмотря на это, при выдерживании минимального числа оборотов не подавать слишком много газа, посредством байпаса часть сжатого газа может быть возвращена обратно - и подведена на сторону всасывания в газовпускной трубопровод - и тем самым достигается вариация величины подачи. Долю сжатого газа, которая возвращается обратно, предпочтительно возвращают обратно без изменений, то есть, тогда возвращаемый газ при подаче на стороне всасывания в газовпускной трубопровод соответствует отведенному из газовыпускного трубопровода сжатому газу.

По меньшей мере один газоохладитель предпочтительно имеет байпас. Газоохладитель имеет газовпускной трубопровод и газовыпускной трубопровод. Посредством байпаса газовый поток пропускается мимо газоохладителя, без прохождения через него. Байпасный трубопровод, если смотреть по направлению течения газа, ответвляется от газовпускного трубопровода перед газоохладителем, и присоединен после газоохладителя к газовыпускному трубопроводу. Газоохладитель охлаждает газ, причем цель состоит в конденсации водяного пара вследствие охлаждения; он мог бы быть назван также газоохлаждающим конденсатором или конденсатором.

Этим путем может быть простым путем выполнена вариация содержания водяного пара в восстановительном газе. Газ, который протекает через этот байпасный трубопровод, не является охлажденным в газоохладителе. В зависимости от того, как газовый поток разделяется в отношении пропускания через газоохладитель, соответственно, этот байпасный трубопровод, после объединения содержание водяного пара является различным. Когда, например, газовый поток подразделяется на 90% первого, пропускаемого через газоохладитель частичного количества, и на 10% второго, пропускаемого через байпасный трубопровод частичного количества, после объединения вновь обоих частичных потоков после газоохладителя имеет место сниженное содержание водяного пара, чем при обратно соотношении – поскольку в газоохладителе в первом случае конденсируется и удаляется из газового потока большее количество воды, чем во втором случае.

При работе в чистом водороде Н₂ часть или все количество пропускают через газоохладитель, чтобы отрегулировать содержание водяного пара в восстановительном газе до заданного диапазона, предпочтительно в диапазоне 0,5 об.% или выше, особенно предпочтительно 3 об.% или выше, до 10 об.%, особенно предпочтительно до менее 8 об.%, наиболее предпочтительно до менее 6 об.%. При необходимости, часть также пропускают через байпас газоохладителя. При работе также со смесями природного газа и водорода часть или все количество пропускают через газоохладитель, чтобы отрегулировать содержание водяного пара в восстановительном газе до заданного диапазона, предпочтительно в диапазоне 0,5 об.% или выше, особенно предпочтительно 3 об.% или выше, до 10 об.%, особенно предпочтительно до менее 8 об.%, наиболее предпочтительно до менее 6 об.%. По необходимости, часть также пропускают через байпас газоохладителя.

В соответствующей изобретению установке прямого восстановления также предпочтительно имеются одно или более устройств для впрыскивания воды в сжимаемый газовый поток или в компрессор; посредством их может быть проведено охлаждение компрессоров и/или регулирование содержания водяного пара.

Газокомпрессорная установка предпочтительно имеет устройство для контроля и/или регулирования содержания водяного пара в выходящем из газокомпрессорной установки газовом потоке. Так, устройство может действовать, например, для разделения газового потока между газоохладителем и его байпасом, или же влиять на устройство для впрыскивания воды в сжимаемый газовый поток или в компрессор, или на введение пара в выходящий из компрессора газовый поток, или на температуру охлаждающей среды газоохладителя - при охлаждающей среде, например, охлаждающей воде, потребляемой газоохладителем, с регулированием температуры охлаждающей среды в отношении содержания водяного пара -, соответственно, оно может принимать, и/или обрабатывать, и/или выдавать относящиеся к этому управляющие и/или регулирующие сигналы, например, посредством соответствующих датчиков, устройств для обработки данных, исполнительных устройств, клапанов, и тому подобных. Предпочтительно имеется также устройство для контроля и/или регулирования выходящего из газокомпрессорной установки газового потока - например, поступающего в установку каталитического риформинга или в газовую печь - посредством измерений течения этого газового потока и воздействия на один или более компрессоры, предпочтительно на компрессоры объемного вытеснения с преобразователем частоты.

Газокомпрессорная установка содержит один или более компрессоров. В отношении всех компрессоров газокомпрессорной установки речь предпочтительно идет о компрессорах объемного вытеснения - по-английски: positive displacement compressors. Но при этом в отношении роторно-поршневого компрессора - по-английски: rotary lobe compressors - речь может идти также о других типах, таких как поршневой компрессор - по-английски: reciprocating compressors -, или винтовой компрессор - по-английски: screw compressors -, ячеисто-дисковый насос или компрессор Ванкеля. Компрессоры объемного вытеснения беспроблемно приспособлены для изменений технологических условий, например, таких как состав газа, температура на входе и выходе, и т.д., при соответствующих изменениях вплоть до достижения границ рабочего диапазона, но причем давление на выходе незначительно зависит от состава газа, и тем самым скорости звука, как в случае центробежных компрессоров.

Как правило, компрессоры объемного вытеснения имеют шумоглушитель. По меньшей мере один компрессор объемного вытеснения предпочтительно имеет шумоглушитель. Предпочтительно, чтобы в шумоглушитель компрессора объемного вытеснения был встроен по меньшей мере один из газоохладителей. Это сокращает занимаемую площадь и приводит к уменьшению затрат, что требуется только для резервуара высокого давления.

Газокомпрессорная установка по меньшей мере в одной ступени сжатия предпочтительно имеет один или более компрессоров объемного вытеснения с преобразователем частоты.

Компрессор объемного вытеснения с преобразователем частоты имеет регулирование числа оборотов посредством настройки преобразователя частоты - по-английски: speed control via VFD control -; подаваемый объем потока газа по существу пропорционален числу оборотов компрессора, которое регулируется частотой переменного напряжения. Компрессор объемного вытеснения с преобразователем частоты может работать с различными числами оборотов, которые являются легко изменяемыми регулированием частоты посредством преобразователя частоты. Как правило, компрессоры объемного вытеснения работают с фиксированным числом оборотов, соответственно, в пределах узкого диапазона чисел оборотов; тем самым они могут экономически рационально действовать также только для узкого диапазона плотностей газа, молекулярных масс, скоростей звука, величин объемного расхода газового потока. Напротив, компрессор объемного вытеснения с преобразователем частоты с помощью преобразователя частоты обеспечивает возможность эксплуатации в сравнительно широком спектре чисел оборотов, и поэтому может экономически рационально действовать в широком диапазоне величин объемного расхода газового потока, плотностей газа, молекулярных масс, скоростей звука.

Таким образом, наличие компрессора объемного вытеснения с преобразователем частоты позволяет реагировать на возрастающее содержание водорода в восстановительном газе, поскольку его работа может быть легко согласована с изменениями плотностей газа, молекулярных масс, скоростей звука, величин объемного расхода газового потока. Возможно непрерывное повышение содержания водорода, соответственно, объемного расхода газового потока, так как для согласования требуется только повышение частоты сжатия путем контроля и/или регулирования преобразователя частоты.

При необходимости, в ступенях сжатия могут быть оставлены уже имеющиеся компрессоры, и дополнены компрессорами объемного вытеснения с преобразователем частоты. Этим путем может быть осуществлено простое, экономичное и благоприятное с точки зрения ресурсов согласование существующих, действующих с восстановительным газом на основе природного газа установками прямого восстановления для работы с водородом.

Один или более компрессоров объемного вытеснения с преобразователем частоты могут быть соединены друг с другом в ступенях сжатия параллельно или последовательно, соответственно, присоединены к разнотипным компрессорам.

Вариация подаваемого количества посредством преобразования частоты является более энергосберегающей, чем вариация подаваемого количества с помощью байпаса.

Однако, вариация посредством байпаса и вариация с помощью преобразования частоты могут быть взаимно дополняющими, например, в переходных диапазонах, в которых регулирование частоты в условиях ограничений минимального числа оборотов не может быть доведено ниже допустимого уровня, или при запуске объемной подачи.

Дополнительным предметом настоящей заявки является способ использования установки прямого восстановления, содержащей восстановительный блок, установку каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку для получения сжатого газа посредством сжатия газа одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка содержит по меньшей мере одну ступень сжатия, и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель для сжатого в газокомпрессорной установке газа, причем после сжатия газа восстановительный газ поступает в восстановительный блок, характеризующийся тем, что происходит охлаждение по меньшей мере части сжатого газа, предпочтительно по меньшей мере после последнего, если смотреть по направлению к восстановительному блоку, сжатия газа, и сжатый газ поступает непосредственно в установку риформинга и/или в газовую печь,

и, по меньшей мере временно, часть сжатого компрессором газа посредством байпаса возвращается обратно в газовпускной трубопровод на стороне всасывания соответствующего компрессора.

Например, таким способом можно эксплуатировать описанную выше установку прямого восстановления.

Возвращение обратно части сжатого компрессором газа посредством байпаса происходит на сторону всасывания компрессора.

Согласно способу, в газокомпрессорной установке газ сжимается, при этом создается сжатый газ. Газокомпрессорная установка служит для формирования сжатого газа посредством сжатия газа. Сжатый газ охлаждается в газоохладителе. Сжатый газ представляет собой восстановительный газ или газ-предшественник восстановительного газа.

По меньшей мере временно, часть подводимого в газоохладитель сжатого газа предпочтительно проводится мимо газоохладителя.

Например, из 100 м³ сжатого газа часть до 80 м³ охлаждается в газоохладителе, тогда как 20 м³ не охлаждаются; эти 20 м³, например, проходят через байпас мимо газоохладителя, который охлаждает 80 м³.

Контроль и/или регулирование содержания водяного пара предпочтительно проводят в образованном при сжатии газа газовом потоке, предпочтительно впрыскиванием воды в сжимаемый поток газа или в компрессор. Посредством устройств для впрыскивания воды в поток сжимаемого газа или в компрессор может быть выполнено регулирование содержания водяного пара; тем самым такие устройства применимы не только для охлаждения компрессоров, но также для контроля и/или регулирования содержания водяного пара.

Сжатие газа предпочтительно проводится по меньшей мере в одной ступени сжатия посредством компрессора объемного вытеснения с преобразователем частоты.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение описано схематическими фигурами в качестве примера.

Фиг. 1 схематически показывает соответствующую изобретению установку прямого восстановления.

Фиг.2 схематически показывает подробности газокомпрессорной установки.

Фиг. 3 схематически показывает встраивание газоохладителя в шумогаситель.

Описание вариантов осуществления изобретения

Примеры

Фиг. 1 схематически показывает установку 10 прямого восстановления. Содержащие оксиды металла - в представленном случае содержащий оксиды железа материал - например, руда, окатыши 20 подаются в восстановительный блок 30, чтобы быть восстановленными в нем действием восстановительного газа. При работе установки 10 прямого восстановления после сжатия газа восстановительный газ подается в восстановительный блок 30. Представлен трубопровод 40 для восстановительного газа, через который восстановительный газ подводится в восстановительный блок 30 - здесь в восстановительную шахту. Газокомпрессорная установка 50 предназначена для того, чтобы сжимать восстановительный газ, соответственно, его предшественник, чтобы обеспечивать необходимое давление для проведения прямого восстановления в установке 10 прямого восстановления. Из соображений наглядности, на фиг. 1, помимо всего прочего, отказались от изображения рециркуляционных трубопроводов для колошникового газа. Согласно изобретению, газокомпрессорная установка 50 содержит по меньшей мере одну ступень сжатия. В установке 10 прямого восстановления имеется по меньшей мере один газоохладитель 51 для сжатого в газокомпрессорной установке 50 газа, здесь после, если смотреть по направлению течения газа в сторону восстановительного блока 30, последней ступени сжатия. Также схематически представлено необязательно присутствующее устройство 52 для контроля и/или регулирования содержания водяного пара в выходящем из газокомпрессорной установки 50 газовом потоке.

Также представлена имеющаяся установка 60 каталитического риформинга, в которую непосредственно подводится сжатый в газокомпрессорной установке газ через трубопровод 70 прямой подачи. В принципе, в качестве элемента со ссылочным обозначением 60 также могла бы быть представлена газовая печь.

Соответствующая изобретению подробность, что по меньшей мере на одном из компрессоров предусмотрен байпас для возвращения обратно по меньшей мере части сжатого компрессором газа в газовпускной трубопровод на стороне всасывания соответствующего компрессора, представлена на фиг. 2.

Фиг. 2 показывает схематический вид газокомпрессорной установки 80 и газоохладителя 90. Имеются две ступени А и В сжатия, причем А включает три компрессора, и В включает два компрессора. После, если смотреть по направлению течения газа - показанного остриями стрелок - последней ступени сжатия имеется газоохладитель 90. Газоохладитель 90 необязательно имеет показанный пунктиром байпас 100. Посредством байпаса 100 газовый поток может быть пропущен мимо газоохладителя 90, без протекания через него. Трубопровод байпаса 100, если смотреть по направлению течения газа, ответвляется перед газоохладителем 90 газовпускного трубопровода 110 и присоединяется после газоохладителя к газовыпускному трубопроводу 120. При работе установки прямого восстановления после сжатия газа в газоохладителе 90 происходит охлаждение по меньшей мере части сжатого газа. На газокомпрессорной установке 80 имеется обозначенный пунктиром байпас 130, который ответвляется после этого компрессора от его газовыпускного трубопровода 140 и присоединен перед компрессором к газовпускному трубопроводу 150. Посредством байпаса 130, по меньшей мере временно, по меньшей мере часть сжатого в компрессоре газа может быть возвращена обратно к стороне всасывания этого компрессора.

В качестве устройства для контроля и/или регулирования содержания водяного пара в образованном при сжатии газа газовом потоке также схематически представлено устройство 160 для впрыскивания воды в поток сжатого газа или в компрессор.

В отношении представленных компрессоров речь идет о наличии на каждую ступень сжатия компрессора 171, 171 объемного вытеснения с преобразователем частоты.

Фиг. 3 схематически показывает, как газоохладитель 180 встроен в шумогаситель 190 компрессора 200 объемного вытеснения. После блока 210 сжатия компрессора 200 объемного вытеснения по направлению течения газа - обозначенному остриями стрелок - размещен блок 191 шумогасителя. Служащие для охлаждения газа части, такие как впускная система 220 для холодной воды, насадка 230, выпускной канал 240 для холодной воды, выпускной сток 250 конденсата, встроены в шумогаситель 190. Для гашения шума шумогаситель 190 имеет сужение 260 поперечного сечения.

Само собой разумеется, в принципе также могут присутствовать устройства для компьютерного управления работой соответствующей изобретению установки прямого восстановления, соответственно, исполнения соответствующего изобретению способа; для лучшей наглядности от их изображения в Фигурах отказались.

Список ссылочных позиций

10	Установка прямого восстановления
20	Содержащий оксиды металлов материал
30	Восстановительный блок
40	Трубопровод для восстановительного газа
50	Газокомпрессорная установка
51	Газоохладитель
52	Устройство для контроля и/или регулирования содержания водяного пара
60	Установка каталитического риформинга
70	Трубопровод прямой подачи
80	Газокомпрессорная установка
90	Газоохладитель
100	Байпас
110	Газовпускной трубопровод
120	Газовыпускной трубопровод
130	Байпас
140	Газовыпускной трубопровод
150	Газовпускной трубопровод
160	Устройство для впрыскавания воды в поток сжатого газа или в компрессор
170	Компрессор объемного вытеснения с преобразователем частоты
171	Компрессор объемного вытеснения с преобразователем частоты
180	Газоохладитель
190	Шумогаситель
191	Блок шумогасителя
200	Компрессор объемного вытеснения
210	Блок сжатия
220	Впускная система для холодной воды
230	Насадка
240	Выпускной канал для холодной воды
250	Выпускной сток конденсата
260	Сужение поперечного сечения

Claims (18)

1. Установка (10) прямого восстановления, содержащая восстановительный блок (30), установку (60) каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку (50) с одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка (50) содержит по меньшей мере одну ступень (А) сжатия и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель (51) для сжатого в газокомпрессорной установке газа,

отличающаяся тем, что

от газокомпрессорной установки (50), соответственно от газоохладителя (51), при сохранении содержания СО₂, отведен трубопровод (70) прямой подачи для введения сжатого газа непосредственно в установку (60) риформинга и/или в газовую печь,

и по меньшей мере на одном компрессоре предусмотрен байпас (130) для возвращения обратно без изменений по меньшей мере части сжатого компрессором газа в газовпускной трубопровод на стороне всасывания упомянутого компрессора.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один газоохладитель (51) имеет байпас (100).

3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что газокомпрессорная установка (50) имеет устройство (160) для контроля и/или регулирования содержания водяного пара в выходящем из газокомпрессорной установки (50) газовом потоке.

4. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в отношении всех компрессоров газокомпрессорной установки речь идет о компрессорах (200) объемного вытеснения.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере один компрессор объемного вытеснения имеет шумогаситель, причем по меньшей мере один из газоохладителей встроен в шумогаситель (190) компрессора (200) объемного вытеснения.

6. Установка по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что газокомпрессорная установка (50) по меньшей мере в одной ступени сжатия имеет один или более компрессоров (170, 171) объемного вытеснения с преобразователем частоты.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что газокомпрессорная установка (50) содержит по меньшей мере две ступени (А, В) сжатия.

8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что по меньшей мере один газоохладитель для сжатого в газокомпрессорной установке газа предусмотрен после последней ступени сжатия, если смотреть по направлению течения газа.

9. Способ прямого восстановления посредством установки (10) прямого восстановления, содержащей восстановительный блок (30), установку (60) каталитического риформинга и/или газовую печь, а также газокомпрессорную установку (50) для формирования сжатого газа путем сжатия газа одним или более компрессорами, причем газокомпрессорная установка (50) содержит по меньшей мере одну ступень (А, В) сжатия и причем имеется по меньшей мере один газоохладитель (51) для сжатого в газокомпрессорной установке газа, причем после сжатия газа восстановительный газ вводят в восстановительный блок (30),

отличающийся тем, что

осуществляют охлаждение по меньшей мере части сжатого газа, и сжатый газ из газокомпрессорной установки (50) или газоохладителя (51) при сохранении содержания СО₂ непосредственно подают в установку (60) риформинга и/или в газовую печь, и, по меньшей мере временно, часть сжатого компрессором газа посредством байпаса (130) без изменений возвращают обратно в газовпускной трубопровод на стороне всасывания упомянутого компрессора.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что, по меньшей мере временно, часть подводимого в газоохладитель (51) сжатого газа посредством байпаса (100) проводят мимо газоохладителя (51).

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что выполняют контроль и/или регулирование содержания водяного пара в образованном сжатием газа газовом потоке, предпочтительно впрыскиванием воды в поток сжатого газа или в компрессор.

12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что сжатие газа выполняют по меньшей мере в одной ступени (А, В) сжатия посредством компрессора (170, 171) объемного вытеснения с преобразователем частоты.

13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что охлаждение по меньшей мере части сжатого газа осуществляют по меньшей мере после последнего сжатия газа, если смотреть по направлению к восстановительному блоку (30).